淺談城市軌道交通用電性質(zhì)選擇及SVG無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)性

張啟顏　丁鎖紅

【摘 要】城市軌道交通用電性質(zhì)的選擇直接關(guān)系到電費(fèi)的支出，電費(fèi)在運(yùn)營成本中所占比重約為30%，合理的選擇適合的用電性質(zhì)和使用SVG補(bǔ)償裝置，可以有效的節(jié)約電費(fèi)、減少罰款，降低運(yùn)營成本的支出，為企業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展提供動力。本文以西安地鐵為例，介紹和分析了城市軌道交通供電系統(tǒng)用電性質(zhì)的選擇、電價和采用SVG補(bǔ)償裝置使用的經(jīng)濟(jì)性等方面相關(guān)問題。

【關(guān)鍵詞】地鐵；用電性質(zhì)；SVG；經(jīng)濟(jì)性

一、城市軌道交通用電性質(zhì)的選擇

按照國家電網(wǎng)及各省對電網(wǎng)電力價格的規(guī)定，可將城市軌道交通用電劃分至大工業(yè)用電與一般工商業(yè)用電的性質(zhì)。西安地鐵二號供電系統(tǒng)采用110kV/35kV兩級電壓集中供電方式，全線在行政中心、會展中心設(shè)2座主變電所，每個變電所變壓器容量為2*31500（即63000kVA），外部電源為以電力電纜線路為主，下面以西安地鐵二號線為例分析城市軌道交通用電性質(zhì)選擇的經(jīng)濟(jì)性。

（一）大工業(yè)與一般工商業(yè)用電電費(fèi)的構(gòu)成

1、大工業(yè)用電

（1）電費(fèi)構(gòu)成

大工業(yè)電價包括基本電費(fèi)、電度電費(fèi)和力率調(diào)整電費(fèi)三部分。電度電費(fèi)是指按用戶用電度數(shù)計算的電費(fèi)，基本電費(fèi)是指按用戶用電容量計算的電費(fèi)，力率調(diào)整電費(fèi)是根據(jù)用戶力率水平的高低減收或增收的電費(fèi)。

（2）基本電費(fèi)的計算

基本電費(fèi)可按變壓器容量計算，也可按最大需量計算。具體對哪類用戶選擇哪種計算辦法根據(jù)情況確定。

（3）功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)，按"功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法"或與供電部門約定的考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算。

2、一般工商業(yè)用電

一般工商業(yè)電費(fèi)包括電度電費(fèi)和功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)兩部分。電度電費(fèi)是指按用戶用電度數(shù)計算的電費(fèi)，力率調(diào)整電費(fèi)是根據(jù)用戶力率水平的高低減收或增收的電費(fèi)。

（二）西安地鐵大工業(yè)、一般工商業(yè)用電性質(zhì)下的電費(fèi)測算

1、大工業(yè)用電電費(fèi)

基本電費(fèi)：基于變壓器容量的利用率考慮，選擇按照最大需量計算，按照容量總和的40%核定最大需量。

電度電費(fèi)：采用陜西電網(wǎng)大工業(yè)110kV的分時電價（峰段：0.7598元/千瓦時、平段：0.4819元/千瓦時、谷段：0.2040元/千瓦時）計算，分時電量分配為：平段電量占總電量的35%，峰段占總電量的35%，谷段占總電量的30%。

功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)：根據(jù)帶電后的實(shí)際功率因數(shù)進(jìn)行計算，實(shí)際功率因數(shù)為0.2～0.3之間，以考核標(biāo)準(zhǔn)為0.9，功率因數(shù)平均值為0.25計算。

（1） 在兩個主變電站帶電、未投入SVG補(bǔ)償裝置進(jìn)行設(shè)備聯(lián)調(diào)階段，若每月總用電量約150萬度，兩個主變電所每月的電費(fèi)約為：440.46萬元。詳見表1

（2）在兩個主變電站帶電、投入SVG補(bǔ)償裝置運(yùn)營初始階段，若每月總用電量約600萬度，功率因數(shù)補(bǔ)償至0.9，兩個主變電所每月的電費(fèi)約為：453.72萬元。詳見表2

2、一般工商業(yè)用電電費(fèi)

電度電費(fèi)：采用陜西電網(wǎng)一般工商業(yè)用電110kV的分時電價（峰段：1.13元/千瓦時、平段：0.7669元/千瓦時、谷段：0.4039元/千瓦時）計算，分時電量分配為：平段電量占總電量的35%，峰段占總電量的35%，谷段占總電量的30%。

功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)：根據(jù)帶電后的實(shí)際功率因數(shù)進(jìn)行計算，實(shí)際功率因數(shù)為0.2——0.3之間，以考核標(biāo)準(zhǔn)為0.85，功率因數(shù)平均值為0.25計算。

（1）兩個主變電站帶電、未投入SVG補(bǔ)償裝置進(jìn)行設(shè)備聯(lián)調(diào)階段，若每月總用電量約150萬度，兩個主變電所每月的電費(fèi)約為：213.15萬元。詳見表3

（2）兩個主變電站帶電、投入SVG補(bǔ)償裝置運(yùn)營初始階段，若每月總用電量約600萬度，功率因數(shù)補(bǔ)償至0.85，兩個主變電所每月的電費(fèi)約為：471.05萬元。詳見表4

（三）大工業(yè)與一般工商業(yè)用電經(jīng)濟(jì)性比較和選擇建議

1、在兩個主變電站帶電且未加SVG補(bǔ)償裝置進(jìn)行設(shè)備聯(lián)調(diào)階段，若每月總用電量約150萬度，大工業(yè)比一般工商業(yè)用電每月多支出227.31萬元。

2、在兩個主變電站帶電且加設(shè)SVG補(bǔ)償裝置運(yùn)營初始階段，若每月總用電量約600萬度，功率因數(shù)補(bǔ)償至考核標(biāo)準(zhǔn)，大工業(yè)比一般工商業(yè)用電每月少支出17.33萬元。

綜合分析以上數(shù)據(jù)，從地鐵的電通到設(shè)備聯(lián)調(diào)階段的一年左右時間內(nèi)，用電量小，使用一般工商業(yè)用電性質(zhì)較為經(jīng)濟(jì)；在運(yùn)營后隨著密度和運(yùn)量的增加，采用集中供電、長約20余公里的線路，月度用電量均會在600萬度以上，因此大工業(yè)用電較為經(jīng)濟(jì)。

因此建議，投資方（建設(shè)方）應(yīng)該盡早就用電性質(zhì)，與政府和供電部門協(xié)商，爭取聯(lián)調(diào)階段采用一般工商業(yè)用電，這可以大幅度減少建設(shè)至運(yùn)營過渡期這段時間內(nèi)資金的投入。在正式運(yùn)營后，用電負(fù)荷大幅度上升，從降低運(yùn)營成本出發(fā)，爭取采用大工業(yè)用電，這有利于節(jié)約資金、保證城市軌道交通建設(shè)的持續(xù)健康發(fā)展。

二、SVG補(bǔ)償裝置使用的經(jīng)濟(jì)性

（一）SVG的概述及功能、作用

動態(tài)補(bǔ)償裝置SVG是一種基于大功率IGBT的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，通過調(diào)節(jié)其輸出電壓幅值與系統(tǒng)電壓幅值的關(guān)系來確定輸出功率的性質(zhì)。當(dāng)其幅值大于系統(tǒng)側(cè)電壓幅值時輸出容性無功，小于時輸出感性無功。

西安地鐵二號線采用的是遼寧榮信的多重化SVG無功補(bǔ)償裝置。兩主所各分別安裝兩臺+2.4MVAR的SVG無功補(bǔ)償裝置。

（二）SVG補(bǔ)償裝置使用的實(shí)際經(jīng)濟(jì)性

通過上面4個表的理論計算，顯然，無論何種用電性質(zhì)，SVG的使用都可以減少功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)。

西安地鐵采用一般工商業(yè)用電，結(jié)合二號線兩座主變電站的2年多來運(yùn)行實(shí)例，以0.85為標(biāo)準(zhǔn)值的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)，來計算和分析SVG帶來的經(jīng)濟(jì)性。

1、2010年12月全線帶電后至2011年4月份，SVG還未投運(yùn)，二號線處于列車調(diào)試期，還未接管和聯(lián)調(diào)，時刻表演練還未開始，上線列車少，用電負(fù)荷小，功率因數(shù)在0.16-0.35之間，每月罰款在131萬—48萬之間。

2、2011年5月至2011年8月，SVG已經(jīng)投運(yùn)，運(yùn)營全面接管車站開始綜合聯(lián)調(diào)，上線列車逐步增加，并開始運(yùn)營時刻表演練，用電負(fù)荷不斷增加，功率因數(shù)在0.54-0.84之間，每月罰款在42萬—16萬之間，功率因數(shù)逐步提高，罰款減少。

其中：2010.12月-2011.08月，無功罰款共計540余萬。

3、2011年9月開通運(yùn)營至今，SVG均在投運(yùn)，供電功率因數(shù)在0.85-1.00之間，功率因數(shù)明顯得到提高，每月獎勵在1萬元左右。

4、在正式運(yùn)營后的夜間非運(yùn)營時段，供電設(shè)備負(fù)荷率很低，投入SVG可以使功率因數(shù)提高15%左右；在用電高峰時段，供電設(shè)備負(fù)荷率較高，功率因數(shù)相對較高，投入SVG也能使功率因數(shù)提高5%左右。

（三）SVG補(bǔ)償裝置目前存在的問題

SVG內(nèi)部大功率器件密集，散熱和防塵是比較突出的矛盾，由此而導(dǎo)致的超溫報警和板件損壞已有發(fā)生，設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)（尤其是脫保后）壓力很大。

三、結(jié)束語

總之，不論是用電性質(zhì)的選擇，還是SVG裝置的選用，全國各個城市都有自己的特點(diǎn)和差異，但大家的出發(fā)點(diǎn)是相同的，即最大限度的節(jié)省運(yùn)營成本，本文依托工程、運(yùn)營實(shí)例，通過對西安地鐵二號線用電性質(zhì)和SVG裝置的經(jīng)濟(jì)性分析，總結(jié)適合城市地鐵建設(shè)、運(yùn)營和發(fā)展過程中的用電性質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性的選擇，為需要者提供了參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]西安地鐵二號線行政中心、會展中心地鐵主變電站供用電合同.

[2]西安地鐵二號線主變電所電費(fèi)清單.

[3]陜西電網(wǎng)峰谷分時銷售電價及力率電費(fèi)調(diào)整表.

[4]SVG相關(guān)的交流資料.

[5]王兆安.《電力電子技術(shù)》.